劉 燕， 秦維勇， 許建洲

(常熟理工學(xué)院電氣與自動(dòng)化學(xué)院，江蘇常熟215500)

0 引言

隨著產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代以及新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，電氣工程專業(yè)呈現(xiàn)出與其他學(xué)科的分支與交叉，表現(xiàn)出該專業(yè)學(xué)科綜合性強(qiáng)、內(nèi)涵豐富、外延寬廣的特點(diǎn)，以及專業(yè)人才培養(yǎng)方向的多樣性。近年來，長三角地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中融入的與電氣工程專業(yè)有關(guān)的技術(shù)有:光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、電能變換與控制、智能電器、控制裝置、智能電網(wǎng)等。這些技術(shù)的快速輻射與應(yīng)用，對(duì)電氣工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新的要求。根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我校調(diào)整了該專業(yè)方向，確定了“智能電器與供配電技術(shù)”和“電力電子與新能源的轉(zhuǎn)換”兩個(gè)新型的專業(yè)方向。分別將電氣工程專業(yè)培養(yǎng)的側(cè)重點(diǎn)放在電器電機(jī)及其控制技術(shù)、供配電技術(shù)及智能配電網(wǎng)方面以及交直流調(diào)速系統(tǒng)、新能源的轉(zhuǎn)換和控制以及高頻開關(guān)電源、逆變器、不間斷電源UPS等中小型電力電子裝置的設(shè)計(jì)、研制、應(yīng)用與試驗(yàn)方面。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)，并將卓越工程師培養(yǎng)的思想融入實(shí)踐教學(xué)的過程中，以提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力和工程創(chuàng)新能力為契機(jī)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，達(dá)到提升工程技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量的目標(biāo)。

1 電氣工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

電氣工程專業(yè)具有強(qiáng)弱電結(jié)合、軟硬件結(jié)合、元件與系統(tǒng)結(jié)合等諸多專業(yè)特點(diǎn)。長期以來實(shí)踐教學(xué)一直是支撐該專業(yè)人才培養(yǎng)的重要方面。當(dāng)今面對(duì)卓越工程師培養(yǎng)的目標(biāo)，以實(shí)踐性、綜合性、工程性與特色性相統(tǒng)一的總體思想，建立了分層次、多模塊、相互銜接的實(shí)踐教學(xué)，體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。該實(shí)踐教學(xué)分為五個(gè)層次的訓(xùn)練體系，即認(rèn)識(shí)性實(shí)習(xí)、操作技能性實(shí)訓(xùn)、工程能力單項(xiàng)訓(xùn)練、工程能力綜合訓(xùn)練、工程應(yīng)用開發(fā)訓(xùn)練等。按照認(rèn)識(shí)深化和實(shí)踐能力逐步提高的要求，將這五個(gè)層次的實(shí)踐貫穿在學(xué)生學(xué)習(xí)生涯的各個(gè)階段，即一年級(jí)培養(yǎng)學(xué)生的工程認(rèn)知能力;二年級(jí)培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)能力;三年級(jí)培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐能力;四年級(jí)培養(yǎng)學(xué)生的工程綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。具體到該專業(yè)的培養(yǎng)方案中即是從學(xué)科基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)到專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)、再到專業(yè)方向課程實(shí)踐，在每一個(gè)層次基本實(shí)踐教學(xué)完成后均安排一個(gè)集設(shè)計(jì)與實(shí)訓(xùn)于一體的綜合訓(xùn)練，如在學(xué)科基礎(chǔ)課程后安排PLC控制技術(shù)實(shí)訓(xùn);在專業(yè)方向選修課程完成后安排供配電技術(shù)實(shí)訓(xùn)、電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn);在所有專業(yè)課程結(jié)束后安排一個(gè)與現(xiàn)場(chǎng)工程師工作任務(wù)基本對(duì)接的工程綜合訓(xùn)練，即電氣控制工程綜合訓(xùn)練。專業(yè)集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)如圖2所示。

圖1 實(shí)踐教學(xué)體系

圖2 電氣工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

電氣工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系遵循“全過程、遞進(jìn)式”的培養(yǎng)模式。通過實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)、設(shè)計(jì)、創(chuàng)新等多元化的實(shí)踐教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生的基本技能和工程綜合能力，保證專業(yè)能力培養(yǎng)的多樣化、個(gè)性化，訓(xùn)練內(nèi)容的平臺(tái)化、項(xiàng)目化。實(shí)踐教學(xué)的工程化設(shè)計(jì)凸顯了學(xué)生培養(yǎng)的工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力和工程創(chuàng)新能力，對(duì)培養(yǎng)高質(zhì)量的工程技術(shù)人才、縮短學(xué)生工作后融入社會(huì)的時(shí)間，提升學(xué)生崗位就業(yè)能力有積極的促進(jìn)作用。

2 實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)與實(shí)施

在實(shí)踐教學(xué)的訓(xùn)練體系中，集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是學(xué)生綜合工程能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。以往這個(gè)訓(xùn)練環(huán)節(jié)多以學(xué)生學(xué)過的知識(shí)為主，圍繞理論知識(shí)的延伸和鞏固設(shè)計(jì)訓(xùn)練內(nèi)容。其設(shè)計(jì)和訓(xùn)練的內(nèi)容與學(xué)生將來從事的專業(yè)、實(shí)際工程內(nèi)容聯(lián)系不是很緊密，如此多少會(huì)影響學(xué)生就業(yè)后的崗位能力。卓越工程師的培養(yǎng)強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，因此搭建實(shí)際工程應(yīng)用與情景教育平臺(tái)互相融合、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際工作內(nèi)容密切結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)非常重要。在設(shè)計(jì)內(nèi)容、訓(xùn)練模式上應(yīng)逐步與崗位能力接軌，使學(xué)生未來的工作能力得到提升。下面針對(duì)我校電氣工程專業(yè)三個(gè)集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與實(shí)施做一介紹。

2.1 電氣控制綜合訓(xùn)練系統(tǒng)

電氣控制工程綜合訓(xùn)練是在所有專業(yè)課程學(xué)習(xí)結(jié)束后進(jìn)行。該環(huán)節(jié)訓(xùn)練是完成與現(xiàn)場(chǎng)工程師任務(wù)對(duì)接的工程綜合訓(xùn)練。訓(xùn)練過程中設(shè)計(jì)將工程實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)、工藝引入教學(xué)實(shí)踐過程，從圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)、畫法到組裝工藝、到調(diào)試規(guī)范均按照行業(yè)規(guī)范要求進(jìn)行。

(1)配置的設(shè)備。電氣控制裸柜，面板開好孔，用以安裝儀表、指示燈、按鈕、控制開關(guān);柜體內(nèi)部縱向安裝多塊網(wǎng)孔板，其上用以安裝各種電器元件，每塊網(wǎng)孔板上下、兩側(cè)置接線槽，柜體兩側(cè)配接線端子排。

配置各種不同的控制對(duì)象，如交直流電機(jī)、伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、水箱、傳感器、電梯等;

配備各種低壓電器元件:斷路器、接觸器、繼電器、熔斷器;各種不同傳感器;控制器PLC、變頻器、直流電源等。

(2)設(shè)計(jì)及訓(xùn)練內(nèi)容。各種中小型電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試;工程化的識(shí)圖、繪圖、配線、調(diào)試等。訓(xùn)練內(nèi)容每年可不斷更新。一個(gè)裝置上可以實(shí)現(xiàn)不同的設(shè)計(jì)內(nèi)容。

(3)實(shí)踐模式。首先由教師給學(xué)生分配任務(wù)，學(xué)生拿到任務(wù)后進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)任務(wù)后，根據(jù)設(shè)計(jì)的結(jié)果領(lǐng)取電器元件，對(duì)元件測(cè)試，并在電氣控制柜上進(jìn)行安裝，配線，接好線進(jìn)行通電試驗(yàn)，最后使結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)的要求。

電氣控制綜合訓(xùn)練是以控制系統(tǒng)為對(duì)象，提煉歸納其各自的特殊要求及共同需要，在裸體控制柜上設(shè)計(jì)完成符合實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的系統(tǒng)性、綜合性、工程化的控制系統(tǒng)的解決方案，使實(shí)訓(xùn)裝置在不同的設(shè)計(jì)內(nèi)容下呈現(xiàn)不同的控制結(jié)果。通過此訓(xùn)練學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力。訓(xùn)練方式不僅滿足實(shí)踐教學(xué)的需要，同時(shí)也可節(jié)約建設(shè)費(fèi)用。

2.2 供配電技術(shù)工程能力綜合訓(xùn)練

供配電技術(shù)工程能力綜合訓(xùn)練是現(xiàn)代電氣技術(shù)方向的綜合訓(xùn)練。供配電技術(shù)作為綜合性、工程實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，其產(chǎn)業(yè)的參與、工程項(xiàng)目的支撐、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引入是推動(dòng)實(shí)踐教學(xué)不斷深化的基礎(chǔ)。

(1)訓(xùn)練平臺(tái)建設(shè)。構(gòu)建基于實(shí)際供配電裝置的供配電技術(shù)實(shí)踐平臺(tái)，將工程實(shí)踐與實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目融入專業(yè)培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)中，讓學(xué)生在接近真實(shí)的工程環(huán)境下進(jìn)行供配電技術(shù)的工程實(shí)踐，突出創(chuàng)新能力在學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)中的重要性。基于此，我們與常熟開關(guān)廠聯(lián)合建設(shè)了供配電技術(shù)實(shí)訓(xùn)室。由常熟開關(guān)廠提供了一整套10 kV實(shí)際運(yùn)行的變電所高低壓成套裝置，如圖3所示。高壓側(cè)有KZN1-12高壓開關(guān)柜六面，包括進(jìn)線柜、計(jì)量柜、出線柜等，其中主開關(guān)采用CV1、CV2戶內(nèi)高壓真空斷路器，開關(guān)柜上配裝有變壓器微機(jī)保護(hù)單元DigiProⅡ-TC，對(duì)變壓器各種故障實(shí)現(xiàn)保護(hù);低壓側(cè)有CGHL抽出式低壓開關(guān)柜8面，低壓柜內(nèi)主開關(guān)元件為CW2(配H26智能型控制器)或CM2低壓智能斷路器;變壓器為2臺(tái)SC10-100/10干式變壓器，完成10/0.4 kV電壓變換及電能輸送的作用。這些高低變配電裝置構(gòu)成了具有兩路電源進(jìn)線、兩臺(tái)變壓器并列或分列運(yùn)行、多路饋出線路的變電所輸變電系統(tǒng)，為實(shí)踐教學(xué)的工程化實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖3 供配電技術(shù)實(shí)訓(xùn)室

(2)設(shè)計(jì)內(nèi)容。選擇來源于實(shí)際項(xiàng)目的設(shè)計(jì)題目，遵循行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、查閱行業(yè)的設(shè)計(jì)手冊(cè)和設(shè)備手冊(cè)，了解行業(yè)的規(guī)程規(guī)范，按照實(shí)際工程設(shè)計(jì)步驟、方法要求。設(shè)計(jì)結(jié)果的成形圖紙即電氣主接線、廠用電接線圖、電氣設(shè)備一覽表等嚴(yán)格按行業(yè)電氣圖標(biāo)準(zhǔn)畫法繪制。

(3)訓(xùn)練項(xiàng)目與模式。借助于實(shí)際供配電裝置的資源優(yōu)勢(shì)，實(shí)踐項(xiàng)目以綜合性、實(shí)戰(zhàn)性和創(chuàng)新性相結(jié)合設(shè)置。對(duì)高低壓電器元件、單體單元裝置及配電裝置等設(shè)立認(rèn)知、性能測(cè)試、整定保護(hù)等實(shí)踐項(xiàng)目，如變電所倒閘操作、變壓器電纜線路的絕緣電阻測(cè)量、接地電阻測(cè)量等。這樣設(shè)定的實(shí)踐項(xiàng)目可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)與實(shí)際工作內(nèi)容的無縫對(duì)接，強(qiáng)化學(xué)生工程化、實(shí)戰(zhàn)性能力的培養(yǎng)，更符合當(dāng)前供配電技術(shù)工作的性質(zhì)。設(shè)置新型元件、新型裝置的性能測(cè)試項(xiàng)目，如“CW2智能型萬能式低壓斷路器的特性設(shè)定及其使用”、“微機(jī)繼電保護(hù)裝置的性能測(cè)試與保護(hù)實(shí)現(xiàn)”;并將保護(hù)裝置的保護(hù)功能、整定動(dòng)作特點(diǎn)置于變電所事故運(yùn)行系統(tǒng)中來實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生對(duì)繼電保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方式有更直接的認(rèn)識(shí)。

2.3 電力電子技術(shù)綜合訓(xùn)練

電力電子技術(shù)綜合訓(xùn)練將承擔(dān)開關(guān)電源、逆變器、UPS不間斷電源等電力電子裝置的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試等教學(xué)任務(wù)。圍繞電力電子課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容建設(shè)一些能自主搭建電力電子元件的實(shí)驗(yàn)箱或?qū)嶒?yàn)臺(tái)，學(xué)生在這些實(shí)驗(yàn)箱(或臺(tái))能自己搭電路、自己調(diào)試來完成電力電子技術(shù)及電力傳動(dòng)方向的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及實(shí)訓(xùn)教學(xué)。

(1)設(shè)計(jì)內(nèi)容。電力電子技術(shù)綜合訓(xùn)練設(shè)計(jì)內(nèi)容見表1所示。

表1 電力電子技術(shù)綜合訓(xùn)練內(nèi)容

(2)訓(xùn)練模式。訓(xùn)練過程中，以任務(wù)為載體，以項(xiàng)目單形式分項(xiàng)進(jìn)行。將任務(wù)、“教-學(xué)-做”有機(jī)結(jié)合。采用“教師布置項(xiàng)目講解→任務(wù)分解→學(xué)生策劃修訂→投入實(shí)施訓(xùn)練→教師和學(xué)生互動(dòng)總結(jié)→學(xué)生撰寫項(xiàng)目報(bào)告→教師批改→問題反饋”的模式，分層次逐步消化知識(shí)點(diǎn)。達(dá)到鍛煉實(shí)際技能的目的，為將來從事崗位工作奠定基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

實(shí)踐教學(xué)是工程教育的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。我校電氣工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，探索了卓越工程師實(shí)踐教學(xué)改革的新路，推進(jìn)了實(shí)踐教學(xué)朝多元化、層次化發(fā)展。實(shí)際結(jié)果表明，學(xué)生就業(yè)后融入工作的時(shí)間大大縮短，崗位能力得到提升。該實(shí)踐教學(xué)對(duì)提升工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量起到促進(jìn)作用。

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